建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 t`6R)'
l H@hV 使用工具箱：基本工具箱 cZ{-h
CXr] V"X9 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 G G]4g)O5
*TEgV 自由空间传输距离：10mm W xB}Uh
<lj;}@qQ< VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 i1"4z tZ
A3VXh^y+ 1) 脉冲传输 Ydw04WEJ
^x8yW b rE 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 Bn 5]{Df [f9 U9.fR
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： J_]B,'
6 2) 复数场 df=G}M(
|]tIE{ d 传输时间用 来表示 Gf(|?"
H
"w#jC ~J<W 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 bi y1 !r
9U [
A 脉冲的载波频率为 /~ ?'z r
OaeGukhX& 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： w^e5" og] +=v6 *%y"V 3) 时间傅里叶变换 =.Tc
l"O[
:`~;~gW< 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： 0= 3Av8 |;XkU`G 类似的定义同样适用于复数场 dWhki|c
\G+ hi9T( 4) 包络函数 o(= \FNe
z@Klj qN VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： T) ZO +} 其对应的频域谱为： 8[zux 4<m
?U\@ ? @ 
0}a="`p#<
){u/v[O9" 1) 构建脉冲光源 s<f<:B C 9~
[Sio~ i(hI\hD PS:高斯脉冲光谱窗口 Z2HH&3H A
(%&HufT 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 D"x; /I
bq mb|mD 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 oCw>b]S
O#j&8hQ> STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) k,p:!S(bl
=0Z^ q0. STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) |\PI" rW
{h < V^r STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) 7r F )fKW
qD@]FE w!O STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) g j(|#n5C
=UGyZV:z5 STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 rD"$,-h
2pKkg>/ S STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 Bu[sSoA
avJ%J"j8z 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm it
Byw1/
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P2U^ %_~
3sh}( 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 }0Q_yuzx0m 
36
&ghx PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 V7+fNr]I
6) 点击
，进行光程分析 Zb p+b; ku8C#%.m3 PS1：左图为相位vs频率图 Y ( a0*fh
c#-o@`Po PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) G1RUu-~+
><t4 f(d 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 zl a^j, PS1：时间偏移量为33.3656ps 6cO3 6
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 M<nKk#!+h })?t:zX#* PS:在中心位置处测量光场随波长变化 - 2o_ L?
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅
U ]o
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 [:CV5k~xc
@N
tiT,3k PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 ? Zhn b0/
PS：电场振幅在时域中的分布 CXI%8eFXe$
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 ;hz;|\ko5
*Y:;fl +v PS:转换为真实的场 F,[GdE;P
PS：将包络函数转换为真实场 >cTS X
11) 其它场测量工具 >/BMA;`
0~/'c0Ho 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 }0y2k 7^] x6qQ
Y<> PS：在输出光场上划定线段 O`M 6 =\
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 Lrrc &;
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 # YiphR&
12) 对其进行逆向时间傅里叶变换，得到该线段上每一点的包络函数 efT@A}sV
y7X2|$9z- H(A9YxXrZ5
QQ：2987619807
